大断面富水煤系地层公路隧道开挖施工技术.pdf

第 3 6卷 第 1 0期 2 0 1 0年 4 月 山 西 建 筑 s hanxi archi tec兀 瓜 e v0 1 3 6no 1 0 a p r 2 0 1 0 3 0 3 文章编号 ： 1 0 0 9 6 8 2 5 ( 2 0 1 0 j 1 0 0 3 0 3 0 2 大断面富水煤系地层公路隧道开挖施工技术 张 金 光 摘要： 指出煤系地层施工是隧道尤其是大断面隧道施工中的难点， 结合二广高速公路 1 2合 同段大崛坑 2号隧道在富水 煤系地层中的施工实践， 详细介绍了三台阶上弧形导坑法在施工中的应用， 为大断面隧道在同类地层施工提供了借鉴。 关键词： 三台阶上弧形导坑法， 施工技术， 大断面， 煤系地层 中图分 类号： u 4 5 9 2 文献标识码 ： a 1 工程背景 1 1 工程 简述 二广( - - 连浩特一广州) 高速公路是 国家高速公路网的一部 分， 大崛坑 2号隧道位于二广高速公路怀集一三水段， 设计为分 离式双向六车道隧道， 隧道右线长 2 9 2 m( 左线 4 4 5 m) ， 设计最大 开挖净宽为 1 6 5 7 m， 最大开挖净高为 1 1 4 7 m， 最大开挖断面积 为 1 5 2 3 m2 。 1 2 地质及水文地质 隧道区位于梅仔坑复式背斜的核部南西翼 ， 总体呈一单斜构 造， 受北东向吴川一四会深大断裂带的影响， 区内断裂构造极其 发育， 裂隙以层面裂隙和垂直层面的陡倾裂隙构造节理为主。断 裂破碎带( f 4 ) 分布于隧道 出口处， 结构松散 ， 岩体破碎， 稳定性 差； 进出口属于第四纪残坡积土及全强风化粉砂岩、 片岩、 炭质 页岩夹煤层， 洞身为强风化粉砂岩、 片岩夹薄层煤层 ， 裂隙发育， 较破碎， 以v级围岩为主。 2 施工方法的选择与确定 基于两次掌子面塌方的经验教训， 同时根据隧道煤系地层产 状特点： 与隧道成大角度相交， 倾角为 6 5 。 ， 其最不稳定部位是在 掌子面， 因此所选择的施工方法应尽量减小掌子面的高度。考虑 采用的方法有 ： 双侧壁导坑法( 在侧壁导坑内再分上下台阶) 、 三 台阶预留核心土法 、 c r d法等。 3 三台阶上弧形导坑法施工技术 3 1 三台阶上弧形导坑法洞身开挖基本原则及步序 1 ) 基本原则。根据现场施工经验教训， 在“ 管超前， 严注浆， 弱爆破， 短进尺， 早封闭， 勤量测” 的十八字原则基础上， 再增加以 下几条： 预判准， 短台阶， 大拱脚， 交错挖， 强锁脚 ， 紧衬砌。 2 ) 开挖步序。a 分 3 个台阶八部( 步) 开挖： 先开挖上台阶弧 形导坑； 然后开挖核心土， 为施工上台阶提供通道； 再进行中下台 阶开挖。b 前后支护紧密结合开挖前 的超前支护( 辅助施 工) 和边挖边初期支护。c 二衬紧跟先仰拱和回填 ， 后墙拱。 3 2 三 台阶上弧形导坑法施作要点 1 ) 台阶分部。考虑到掌子面稳定， 同时也考虑到有利于拱部 初期支护受力， 上台阶取 3 5 m， 中台阶取 3 1 m， 下台阶取2 6 6 m， 仰拱开挖高度为 2 2 1 it i 。 2 ) 核心土。a 从实际施工情况看， 上 台阶核心土长度可取 3 m-4 m； 核心土顶面为弧形， 与拱部开挖轮廓线对应， 核心土左 右脚部离开挖轮廓线 2 m3 m； 距拱顶高度可取 1 4 m1 8 m， 在稳定性极差时取小值。核心土长度最短取 3 m， 在确保稳定的 同时， 也是为超前小导管提供工作平台， 太短则小导管角度易打 大， 角度太大则不能有效起到超前支护的作用。b 在中台阶施工 时不留核心土， 直接落底( 至中台阶) 。c 下台阶可留部分核心 土， 做成斜坡， 两侧拉槽开挖。主要是为满足道路放坡需要， 确保 车辆行驶安全。 3 ) 短台阶。8 从保证核心土的作用考虑， 上台阶长度最短不 宜小于 5 m， 一般取 5 m8 m； 上台阶也不宜过长， 过长则会发生 较大变形。b 根据现场施工经验， 中台阶的施工长度可取 7 m l 0 m， 不宜超过 1 0 m。c 下台阶长度以满足施工空间需要即可， 但不宜大于 1 5 m， 据此三台阶上弧形导坑法的仰拱封闭距离可控 制在 3 0 m左右。 4 ) 台阶错台。对于三台阶上弧形导坑法， 在中、 下层开挖时， 每层均左右错开进行 ， 同层问错开至少3 m， 以避免上层初期支护 两脚同时悬空。 5 ) 大拱脚。为确保开挖 中( 下) 台阶时， 上( 中) 台阶拱脚稳 定 ， 中( 下) 台阶两侧拱脚处预留土体顶宽不宜小于 3 m， 其坡度可 取 1 ： 0 3 -1 ： 0 5 。大拱脚是确保上层初期支护拱脚稳定的关键。 6 ) 短进尺。一次开挖进尺可按“ 1 2 3 ” 施作： a 上台阶一次进 尺不应大于“ 1 榀” 拱架距离。b 中台阶一次进尺不应大于上台阶 一 次进尺的 2 倍 ， 即“ 2榀” 拱架距离。c 下台阶一次进尺不得超 过“ 3榀” 。d 掌子面距离最近一榀拱架的距离不得超过 3 0 e r a 。 7 ) 锁脚锚杆 ( 管) 与拱脚垫块。a 上中下台阶在拱架架立完 成后均必须打设锁脚锚杆 ， 每个拱脚不少于两根。b 锁脚锚杆采 用 3 5 m长 2药卷锚杆或 妊2 mn l 小导管， 并与拱架焊接牢固。 锁脚锚杆的施作质量是施工控制的关键。c 拱脚处应清除虚渣， 直接落于坚实的基底上， 或采用混凝土垫块垫于拱脚下， 避免拱 脚悬空 。 8 ) 早封闭。煤系地层在开挖后， 掌子面易失稳 ， 因此开挖后 迅速支护( 封闭掌子面) 对施工安全有重要意义， 从施工情况看， 开挖后前一两个小时是关键 ： a 初喷混凝土工序移至出渣前进 行， 先喷后出渣。b 在立架完成后， 先喷后锚。 9 ) 仰拱及二衬紧跟。仰拱封闭距离决定了弧形导坑净空位 移趋于稳定的距离， 因此及时封闭仰拱对于控制大断面净空位移 及稳定有关键性意义。现场施工组织围绕这一关键 ， 紧凑工序衔 接， 尽可能缩短仰拱封闭距离。根据现场施作经验， 仰拱封闭距 离 3 0 m-4 5 m可以确保安全。二衬紧跟仰拱填充施工。 1 0 ) 超前支护。超前支护采用 似2 i t l r n 注浆小导管， 环向布设 范围为 1 0 6 。 ， 共 4 1根， 环向间距为 4 0 c r n ， 在围岩极破碎地段其间 距加密为3 0 c lt i 。 1 1 ) 初期支护。a 超挖处必须回填密实， 不得留有空洞。b加 强施工组织， 紧凑工序衔接， 在开挖后必须在最短的时间内支护和 收稿 日期 ： 2 0 0 9 1 2 1 4 作者简介 ： 张金光 ( 1 9 7 0 一) ， 男 ， 工程师 ， 中铁十四局集 团有 限公司广州工程指挥部 ， 广东 广州5 1 0 4 3 0 第 3 6卷 第 1 0期 3 0 4 2 0 1 0年 4月 山 西 建 筑 s i h arc lhi tecrure v0 1 3 6 no 1 0 apr 2 01 0 文章编号 ： 1 0 0 9 6 8 2 5 2 0 1 0 ) 1 0 0 3 0 4 0 3 基于 r mr对围岩模糊分级参数权重的正交分析 邓 星 卢国胜 姜 涛 摘要： 以r mr评分标准为模型构造正交试验， 通过数据分析得出围岩参数的权重次序， 指出此法为围岩模糊分类的 权值确定提供了客观的理论依据， 使得围岩模糊分类法更加实用可行。 关键词： 权重， 正交试验设计， 围岩模糊分类， r mr评分法 中图分类号： u4 5 6 3 文献标识码： a 隧道围岩的分级一直以来是隧道施工中的重要环节， 符合实 际的围岩分类不仅是确定隧道设计和施工方案的重要依据， 而且 是准确进行隧道施工地质超前预报的指南。合理的分级不但能 使隧道的安全性得到保障， 也会在选择支护方式上节省成本。 1 围岩模糊分类法 模糊数学分析的理论和方法 1 解决了围岩分类 中围岩类别 和评定指标之间的模糊性问题， 为研究复杂地质条件下高速公路 隧道围岩分类开创了新思路， 并在实际工程应用中取得较为理想 的效果， 符合和代表国际高速公路隧道围岩分类研究的趋势。围 岩模糊分类法的步骤为： 1 ) 确定影响因素。2 ) 确定模糊模型中的 隶属函数。3 ) 确定评价因素影响权重。4 ) 根据隶属度进行模糊 评判 2 l 。 2 权重的判断方法 一 直以来， 权重的确定是模糊分类法的难点， 权值的大小直 接影响到分类结果， 目前现有文献对此权值的判定方法主要有工 程类别法、 层次分析法 3 j 和德尔斐法_ 4 。 要 ； 至 人 工 现 场 监 测 的 方 法 ，蓄 釜 ： 萎 ： 吴 蒜 强 耄 做 好 各 种 施 工 预 案 。 兰 善 薹 4 一 要 ， ， 一 一 。 ， 二 丢 弄 是 篓 要 ： 兰 兰 作 短 期 预 报 ；利 用 风 钻 同 写 磊 打 超 前 探 孔 作 为 施 工 过 程 中 最 直 接 的 预 报 。 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 1 0 3 作者简介 ：